《基于ARM9的嵌入式Linux系统开发原理与实践》课件第8章

第8章嵌入式Linux内核8.1Linux内核简介8.2Linux内核软件结构分析8.3Linux内核移植实例(移植Linux2.6.14.1到博创2410)本章小结

8.1Linux内核简介

Linux内核的起源可追溯到1991年芬兰大学生linustorvalds编写与第一次公布Linux的日子。尽管到目前为止，Linux内核系统早已远远发展到了torvalds编写之外的范围，但torvalds仍保持着对Linux内核的控制权，并且是Linux名称的唯一版权所有人。自发布Linux0.12版起，Linux就一直依照GPL(通用公共许可协议)自由软件许可协议进行授权。

8.2Linux内核软件结构分析

8.2.1Linux内核配置系统原理

1.配置系统的基本结构

本节对Makefile分析方法可参看第7章vivi中Makefile的详细分析，Linux内核的配置系统由三个部分组成，分别是：

① Makefile：分布在Linux内核源代码(包括子目录)中的Makefile，定义Linux内核的编译规则；②配置文件(config.in)：给用户提供配置选择的功能；

③配置工具：包括配置命令解释器(对配置脚本中使用的配置命令进行解释)和配置用户界面(提供基于字符界面、基于Ncurses图形界面以及基于Xwindows图形界面的用户配置界面，各自对应于makeconfig、makemenuconfig和makexconfig)。这些配置工具都是使用脚本语言，如Tcl/TK、Perl编写的(也包含一些用C编写的代码)。

1) Makefile

(1) Makefile概述。

Makefile的作用是根据配置的情况，构造出需要编译的源文件列表，然后分别编译，并把目标代码连接到一起，最终形成Linux内核二进制文件。

(2) Makefile中的变量。

顶层Makefile定义并向环境中输出了许多变量，为各个子目录下的Makefile传递一些信息。有些变量，比如SUBDIRS，不仅在顶层Makefile中定义并且赋初值，而且在arch/*/Makefile还作了扩充。

(3) Rules.make变量。

前面讲过，Rules.make是编译规则文件，所有的Makefile中都会包括Rules.make。Rules.make文件定义了许多变量，最为重要是那些编译、连接列表变量。

(4)子目录Makefile。

子目录Makefile用来控制本级目录以下源代码的编译

规则。

2)配置文件

(1)配置文件功能概述。

除了Makefile的编写，另外一个重要的工作就是把新功能加入到Linux的配置选项中，提供此项功能的说明，让用户有机会选择此项功能。所有的这些都需要在config.in文件中用配置语言来编写配置脚本。

(2)配置语言。

①顶层菜单。

mainmenu_name/prompt//prompt/是用“或”包围的字符串，“与”的区别是‘…’中可使用$引用变量的值。mainmenu_name设置最高层菜单的名字，它只在makexconfig时才会显示。②询问语句。

bool /prompt//symbol/

hex /prompt//symbol//word/

int /prompt//symbol//word/

string /prompt//symbol//word/

tristate /prompt//symbol/③定义语句。

define_bool /symbol//word/

define_hex

/symbol//word/

define_int

/symbol//word/

define_string /symbol//word/

define_tristate /symbol//word/④依赖语句。

dep_bool /prompt//symbol//dep/...

dep_mbool /prompt//symbol//dep/...

dep_hex /prompt//symbol//word//dep/...

dep_int /prompt//symbol//word//dep/...

dep_string /prompt//symbol//word//dep/...

dep_tristate /prompt//symbol//dep/...⑤选择语句。

choice/prompt//word//word/⑥ if语句。⑦菜单块(menublock)语句。

mainmenu_optionnext_comment

comment‘…’

…

endmenu⑧source语句。

source/word/

/word/是文件名，source的作用是调入新的文件。

(3)缺省配置。

Linux内核支持非常多的硬件平台，对于具体的硬件平台而言，有些配置是必需的，有些配置则不是必需的。另外，新增加功能的正常运行往往也需要一定的先决条件，针对新功能，必须作相应的配置。因此，特定硬件平台能够正常运行对应着一个最小的基本配置，这就是缺省配置。

(4) helpfile。

在配置Linux内核时，遇到不懂含义的配置选项，可以查看它的帮助，从中可得到选择的建议。下面介绍如何给一个配置选项增加帮助信息。

2.实例

对于一个开发者来说，将自己开发的内核代码加入到Linux内核中，需要三个步骤。首先确定把自己开发的代码放入到内核的位置；其次，把自己开发的功能增加到Linux内核的配置选项中，使用户能够选择此功能；最后，构建子目录Makefile，根据用户的选择，将相应的代码编译到最终生成的Linux内核中去。8.2.2配置Linux内核

内核配置过程比较繁琐，但是配置的适当与否和日后Linux的运行直接相关，有必要了解一些主要的且经常用到的选项的设置。图8-1xconfig配置界面图8-2menuconfig配置界面8.2.3Linux内核启动原理

在Bootloader将Linux内核映像拷贝到RAM以后，可以通过下例代码启动Linux内核：

call_linux(0,

machine_type,

kernel_params_base)。

1. Linux内核入口

Linux非压缩内核的入口位于文件 /arch/arm/kernel/head-armv.S中的stext段。该段的基地址就是压缩内核解压后的跳转地址。如果系统中加载的内核是非压缩的Image，那么bootloader将内核从Flash中拷贝到RAM后将直接跳到该地址处，从而启动Linux内核。

2. start_kernel函数

start_kernel是所有Linux平台进入系统内核初始化后的入口函数，它主要完成剩余的与硬件平台相关的初始化工作，在进行一系列与内核相关的初始化后，调用第一个用户进程init并等待用户进程的执行，这样整个Linux内核便启动完毕。

8.3Linux内核移植实例

(移植Linux2.6.14.1到博创2410)

8.3.1下载Linux内核并解压

下载linux2.6.14.1内核至/mnt/hgfs/share/mxl目录下，并进行解压。

[root@localhostmxl]#tarxjvflinux2.6.14.1.tar.gz

[root@localhostmxl]#pwd

/mnt/hgfs/share/mxl8.3.2修改Makefile

修改内核目录树根下的主Makefile，指明交叉编译器。

[root@localhostlinux2.6.14.1]#viMakefile

找到ARCH和CROSS_COMPILE，修改。

ARCH?=arm

CROSS_COMPILE?=/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-8.3.3设置Flash分区

此处一共要修改三个文件，主要内容是:

1.指明分区信息(在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c文件中)

在arch/arm/mach-s3c2410目录中的文件都是板级相关的，其中比较重要的是如下几个：

1)处理器和设备描述

设备描述主要由两个结构体完成：structresource和structplatform_device。

2)处理器和设备操作

①intplatform_device_register(structplatform_device*pdev)；注册设备；

②voidplatform_device_unregister(structplatform_device*pdev)；注销设备；

③intplatform_add_devices(structplatform_device**devs,intnum)；添加设备，通过调用上面两个函数实现。

2.指定启动时初始化

kernel启动时依据我们对分区的设置进行初始配置。

3.禁止FlashECC校验

如果内核都是通过UBOOT写到NandFlash的,UBOOT通过的软件ECC算法产生ECC校验码，这与内核校验的ECC码不一样，因为内核中的ECC码是由S3C2410中NandFlash控制器产生的，所以这里选择禁止内核ECC校验。8.3.4配置内核

1.支持启动时挂载devfs

为了使内核支持devfs以及在启动时并在/sbin/init运行之前能自动挂载 /dev为devfs文件系统。

2.配置内核产生.config文件

[root@localhostlinux2.6.14.1]#cparch/arm/configs

/smdk2410_defconfig.config

[root@localhostlinux2.6.14.1]#makemenuconfig

3.编译内核

[root@localhostlinux2.6.14.1]#makezImage

成功编译的结果如图8-3所示。图8-32.6内核成功编译的结果

4.下载zImage到开发板

重启第7章成功移植的引导程序vivi，进入下载模式，运行命令：

vivi>loadflashkernelx

将新内核zImage下载到开发板中，如图8-4所示。图8-4串口下载2.6内核8.3.5测试2.6.14.1内核